標準電極電位について質問します。

質問

硫酸溶液中で、つぎの２つの反応の標準電極電位E゜が
　　Fe^3+ + e^- ⇔Fe^2+ E゜=0.77V
　　Ce^4+ + e^- ⇔Ce^3+ E゜=1.44V
であるとき、0.1mol/lのFe^2+水溶液100mlに0.1mol/lのCe^4+水溶液を10ml滴下した場合の電極電位Eはいくらか。
という問題で、

　Ｅ＝Ｅ(Fe^3+）゜＋0.06 log([Fe 2+]/[Fe 3+])

　Ｅ＝Ｅ(Ce^4+）゜＋0.06 log([Ce 3+]/[Ce 4+])

という式が成り立つことは分かったのですが、この先から進みません。
どなたか詳しい解説お願いします。。

回答No.3

c80s3xxx · ベストアンサー

この反応は，Fe の酸化還元滴定として非常に有名，かつ有用なものです．
Ce を無視するという答がありましたが，最初から無視してしまってはなんにもなりません．ちゃんと考えます．
反応は
Fe2+ + Ce4+ = Fe3+ + Ce3+
です．つまり，Fe2+ が減少した分だけ Fe3+ と Ce3+ ができていることになります．また混合後に到達する平衡状態の話ですから，このときの電位は Fe2+/3+系と Ce3+/4+系の双方が一致していなくてはなりません．
電位条件から (質問文中の式は間違っています)，
0.77 + 0.059log([Fe3+]/[Fe2+]) = 1.44+0.059log([Ce4+]/[Ce3+])
また，[Fe3+] = [Ce3+] です．
そのほか，滴定条件から，体積の可成性を仮定して
[Fe2+]+[Fe3+]=0.1×(100/110)
[Ce3+]+[Ce4+]=0.1×(10/110)
これらを連立させると，[Fe2+]，[Fe3+]，[Ce3+]，[Ce4+] のすべてを求めることができます (4変数に対して方程式が4つ)．
あとの計算は自分でやること．
この結果から，Ce4+ が事実上存在しないということが示せます．もっとも，Ce4+ がほとんど存在しないということだけなら，最初の電位の関係式と Fe3+ と Ce3+ の関係からすぐに導けますので，それを明示した上でそこから計算を初めてもかまいません．

お礼

電位の関係式間違っていましたね。すいません。
なんとなく理解できました。
もうちょっと自分で考えてみます。
回答ありがとうございました。

回答No.2

noname#160321

本来はＣeとＦe両方について調べますが、非常に複雑になるので、この場合単純化して一方だけ計算して下さい。
つまり
Ｆe^2:　0.1(mol/L)×0.1(L)=0.01 (mol)
Ｃe^4： 0.1(mol/L)×0.01(L)=0.001 (mol)
ですので、単純に考えて、Ｃe^4は無視、Ｆe^3とＦe^2は1：9になります。

お礼

回答ありがとうございます。
少し難しく考えすぎてました。。
やっと理解できました。
また機会があればお願いします。

回答No.1

usokoku

FeとCeのそれぞれの化学平衡(硫酸濃度が記載されていないので、条件によっては硫酸との平衡を含む)から、濃度比を計算してみて炊く材。

そのこは代入するだけ。溶液中での平衡定数がわからないと、見当がつきません。平衡がないのであればないで計算方法がありますけど。

お礼

回答ありがとうございます。
少し難しく考えすぎてました。。
やっと理解できました。
また機会があればお願いします